Monitoring the ex-vivo expansion of human mesenchymal stem/stromal cells in xeno-free microcarrier-based reactor systems by MIR spectroscopy

Human mesenchymal stem/stromal cells (MSCs) have received considerable attention in the field of cell-based therapies due to their high differentiation potential and ability to modulate immune responses. However, since these cells can only be isolated in very low quantities, successful realization of these therapies requires MSCs ex-vivo expansion to achieve relevant cell doses. The metabolic activity is one of the parameters often monitored during MSCs cultivation by using expensive multi-analytical methods, some of them time-consuming. The present work evaluates the use of mid-infrared (MIR) spectroscopy, through rapid and economic high-throughput analyses associated to multivariate data analysis, to monitor three different MSCs cultivation runs conducted in spinner flasks, under xeno-free culture conditions, which differ in the type of microcarriers used and the culture feeding strategy applied. After evaluating diverse spectral preprocessing techniques, the optimized partial least square (PLS) regression models based on the MIR spectra to estimate the glucose, lactate and ammonia concentrations yielded high coefficients of determination (R2 ≥ 0.98, ≥0.98, and ≥0.94, respectively) and low prediction errors (RMSECV ≤ 4.7%, ≤4.4% and ≤5.7%, respectively). Besides PLS models valid for specific expansion protocols, a robust model simultaneously valid for the three processes was also built for predicting glucose, lactate and ammonia, yielding a R2 of 0.95, 0.97 and 0.86, and a RMSECV of 0.33, 0.57, and 0.09 mM, respectively. Therefore, MIR spectroscopy combined with multivariate data analysis represents a promising tool for both optimization and control of MSCs expansion processes.

Evaluation of the allergenicity of spore and mycelia extracts of Pisolithus tinctorius

The antigenic and allergenic chemical analysis of spore and mycelia extracts of Pisolithus tinctorius was carried out. The spores were collected from basidiocarps in plantations of Eucalyptus spp and the mycelia from culture in MNM medium. With basis on the fungus growth curve, the mycelia masses were obtained after 10, 20, 30, and 40 days of incubation, which correspond, respectively, to the beginning, middle and end of the log phase, and beginning of the decline phase. The mycelia masses, together with the spores, were submitted to the action of three extractors (Coca, Tris-HCl, and ammonium bicarbonate). The contents of carbohydrates and proteins were determined. The SDS-PAGE electrophoretical analysis revealed separate fractions in these extracts, besides common fractions, in function of cultivation time and extraction methods. The selected extracts for the allergic tests were the ones with the highest number of fractions. The prick-tests were conducted in 374 patients – rural workers, eucalyptus plantation works and college students. The positivity to the "prick test" with the antigenic extract of P. tinctorius was, respectively, 3.78%, 28.20% and 6.40%. Most prick-test positive patients (82.75%) also presented symptoms of respiratory allergy (asthma and rhinitis). There was no reactivity difference when the spore and mycelia extracts were employed. The analysis of the positive patients’ sera revealed the presence of IgE specific to the P. tinctorius antigens. Since Pisolithus tinctorius is found as mycorrhyza of Eucalyptus spp, and this plant is used in reforestation in most countries, the importance of that fungus should be regarded as a possible cause of respiratory allergies, especially in occupationally exposed workers

Viabilidade económica e energética do biodiesel produzido a partir de Chlorella vulgaris

Contemporaneamente o Homem depara-se com um dos grandes desafios que é o de efetivar a transição para um futuro sustentável. Assim, o setor da energia tem um papel fundamental neste processo de transição, com principal enfoque no setor dos automóveis, sendo este um setor que contribui com elevadas quantidades de gases de efeito estufa libertados para a atmosfera. Também a escassez dos recursos petrolíferos constitui um ponto fundamental no tema apresentado. Com a necessidade de combater esses problemas é que se tem vindo a tentar desenvolver combustíveis renováveis e neutros quanto às emissões. A primeira geração de biocombustíveis obtidos através de culturas agrícolas terrestres preenche em parte esses requisitos, porém, não atinge os valores da procura e ainda competem com a produção de alimentos. Daí o interesse na aposta de uma segunda geração de biocombustíveis produzidos de fontes que não pertencem à cadeia alimentar e são residuais mas, que mesmo assim não permitem satisfazer as necessidades de matériaprima. A terceira geração de biocombustíveis vem justamente responder a estas questões pois assenta em matérias-primas que não competem pela utilização do solo agrícola nem são usadas para fins alimentares, tendo produtividades areais substancialmente superiores às que as culturas convencionais ou biomassas residuais conseguem assegurar. A matéria prima de terceira geração são portanto as microalgas, cujas produtividades em biomassa são extremamente elevadas, para além de produtividades muito superiores em lípidos, hidratos de carbono e/ou outros produtos de valor elevado. No entanto, este tipo de produção de biocombustível ainda enfrenta alguns problemas técnicos que o tornam num processo dispendioso para competir economicamente com outros tipos de produção de biodiesel. Na linha do que foi dito anteriormente, este trabalho apresenta um estudo de viabilidade económica e energética do biodiesel produzido através da Chlorella vulgaris, apresentando as técnicas e resultados de cultivo da Chlorella vulgaris e posteriormente de produção do biodiesel através dos lípidos obtidos através da mesma. Para melhorar a colheita das microalgas, que é uma das fases mais dispendiosas, testou-se o aumento de pH e a adição de um floculante (Pax XL-10), sendo que o primeiro não permitiu obter resultados satisfatórios, enquanto o segundo permitiu obter resultados de rendimento na ordem dos 90%. Mesmo com a melhoria da etapa da colheita, o preço mínimo do biodiesel produzido a partir do óleo de Chlorella vulgaris, com as condições ótimas de cultivo e produtividades máximas encontradas na literatura, foi de 8,76 €/L, pois, na análise económica, o Pax XL-10 revelou-se extremamente caro para utilizar na floculação de microalgas para obtenção de um produto de baixo valor, como é o biodiesel. A não utilização da floculação reduz o preço do biodiesel para 7,85 €/L. O que se pode concluir deste trabalho é que face às técnicas utilizadas, a produção de biodiesel Chlorella vulgaris apenas, não é economicamente viável, pelo que para viabilizar a sustentabilidade do processo seria ainda necessário desenvolver mais esforços no sentido de otimizar a produção de biodiesel, eventualmente associando-a à produção de um outro biocombustível produzido a partir da biomassa extraída residual e/ou da recuperação de outros produtos de maior valor.

Análise Económica da Produção de Óleo a Partir de Microalgas

Os biocombustíveis apresentam um interessante potencial de redução da dependência energética relativamente aos combustíveis fósseis. A produção de microalgas apresenta vários benefícios ambientais como sejam a utilização mais efetiva de terrenos, a captura de dióxido de carbono, a purificação de águas quando associada a um processo de tratamento de águas residuais e não provoca a disputa entre a produção de matéria-prima para alimentação e combustíveis. A cultura de microalgas para a produção de biodiesel tem recebido uma grande atenção nos últimos anos devido ao seu potencial. Neste trabalho pretende-se criar as etapas de processamento das microalgas em biodiesel onde são implementadas medidas de eficiência energética e aproveitamento de fontes poluidoras como o CO2. Para isso, formulou-se um modelo no programa Aspen Plus para simulação do processo desde a produção, colheita até à extração de óleo das microalgas e posterior avaliação económica do mesmo. Concluiu-se que para o projeto fosse pago no tempo de vida útil seria preciso vender o óleo a 13 $/kg. Aos preços atuais do óleo o projeto não é economicamente viável.

Land cover dynamics in Savanna Ecosystem of Borena Ethiopia

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Cultivo e avaliação do potencial da microalga Chlorella zofingiensis para a produção de biodiesel e produtos de valor acrescentado

O presente trabalho tem como objetivo o cultivo da microalga Chlorella zofingiensis, e a avaliação da sua potencial aplicação na produção de biodiesel e de produtos de valor acrescentado, de entre os quais se destacam os antioxidantes. Com o intuito da produção de biocombustível é necessário efetuar o cultivo da microalga num volume que permita a obtenção de elevada quantidade de biomassa para a concretização do trabalho. Além deste biocombustível, existe ainda a possibilidade de valorização de alguns produtos com valor comercial, como é o caso da astaxantina, a saber na área farmacêutica, alimentar ou até mesmo cosmética. O cultivo da microalga foi feito em meio Bold’s Basal Medium (BBM), inicialmente em matrazes de 5 L e, quando se obteve uma cultura suficientemente densa, inocularam-se fotobiorreatores de 50 L. Conseguiu-se atingir uma concentração máxima de 0,76 g/L, no reator de 5 L, após cerca de 6 semanas de ensaio. Por sua vez, em fotobiorreatores de 50 L, a concentração máxima obtida foi de 0,4 g/L, após 4 semanas de ensaio. Nestas culturas foi possível obter-se uma percentagem lipídica de 7 %, apresentado concentração de pigmentos por litro de cultura na ordem dos 10 mg/L, 4 mg/L e 2 mg/L de clorofila a, clorofila b e carotenoides totais, respetivamente. Com esta percentagem lipídica recuperaram-se 400 mg de óleo, obtendo-se posteriormente 280 mg de biodiesel. Pela análise à amostra de biodiesel obtida foi possível obter o perfil lipídico desta microalga, quando cultivada em meio BBM, sendo 41% de ácido palmítico (C16:0), 9% de ácido esteárico (C18:0), 27% de ácido oleico (C18:1) e 23% de ácido linoleico (C18:2). Os resultados obtidos mostram que a Chlorella zofingiensis é uma microalga com interesse potencial para a produção de clorofila e carotenóides, mas não para o óleo para a produção de biodiesel.

Novel approaches for culturing hepatocytes for drug testing applications

Dissertation presented to obtain the Ph.D degree in Biochemisry, Biotechnology

Gas emissions on rice culture and its importance on air quality

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente Perfil Gestão de Sistemas Ambientais

Production of chitin-glucan complex by Pichia pastoris

Dissertation for the Degree of Master in Biotechnology

Production of bacterial biopolymers from industrial fat-containing wastes

Dissertation presented in partial fulfilment of the Requirements for the Degree of Master in Biotechnology

Avaliação de genótipos de girassol em Mato Grosso, na safrinha de 2014.

RESUMO: Objetivou-se avaliar o desempenho agronômico de genótipos de girassol, em ensaio da Rede de Ensaios de Avaliação de Genótipos de Girassol, na safrinha de 2014, visando à indicação para cultivo no Estado de Mato Grosso. O experimento foi conduzido na área experimental do Instituto Federal de Mato Grosso (IFMT), campus de São Vicente - MT, na safrinha de 2014, empregando-se delineamento em blocos ao acaso, com quatro repetições. Foram efetuadas avaliações de altura de planta, rendimento de aquênios, teor de óleo e rendimento de óleo. Os resultados foram submetidos à análise de variância e as médias foram comparadas pelo teste de Duncan ao nível de 5% de significância. Os genótipos GNZ NEON, SYN 045, AGUARÁ 06, M734, MG 360 e MG 305 foram superiores na avaliação de rendimento de aquênios. Em teor de óleo, os genótipos MG 360, MG 305, HLA 2012, SYN 3950HO, PARAÍSO 20 e AGUARÁ 04 se destacaram. O intenso ataque de pássaros prejudicou o desempenho dos genótipos de girassol. ABSTRACT: This work aimed to evaluate the agronomic performance of the sunflower genotypes under testing by the Network of Evaluative Experiments with Sunflower Genotypes, on off-season of 2014, proposing an indication for cultivation in the state of Mato Grosso, Brazil. Experiment was conducted in the Federal Institute of Mato Grosso, campus of São Vicente - MT, using randomized complete block design, with four replications. Measurements were made, evaluating plant height, achene yield, oil content and oil yield. The results were submitted to analysis of variance and compared using the Duncan test at 5% of significance level. Genotypes GNZ NEON, SYN 045, AGUARÁ 06, M734, MG 360 and MG 305 were higher in achenes yield evaluation. Regarding oil content, the genotypes MG 360, MG 305, HLA 2012, SYN 3950HO, PARAISO 20 and AGUARÁ 04 were best. The intense attack of birds affected performance of sunflower genotypes.

Produção de milheto em consórcio com gramíneas forrageiras no semiárido cearense.

Resumo: Objetivou-se avaliar gramíneas com reconhecida tolerância a períodos de estresse hídrico em consórcio com a cultura do milheto e doses de nitrogênio. O ensaio foi realizado em Sobral-CE, em delineamento em blocos casualizados com os tratamentos sendo o consórcio da cultura do milheto com o capim-buffel ou capim-massai, com 3 doses de adubação em cobertura para o milheto, sendo: 0, 50 e 100 kg ha-1 de nitrogênio, e o tratamento testemunha sendo o plantio do milheto solteiro sem adubação de cobertura; com 3 blocos. Avaliaram-se os dados biométricos e produtividade de massa seca. O consórcio de culturas anuais com gramíneas forrageiras é alternativa interessante para produção de volumoso em região semiárida. O consórcio de milheto e capim-massai mostrou-se superior para dados biométricos e produtividade. O emprego de 100 kg ha-1 de N em cobertura na cultura do milheto propiciou maior produtividade de massa seca. [Millet production with forage consortium in semiarid region of State of Ceará]. Abstract: This study aimed to evaluate grasses with recognized tolerance to periods of water stress in partnership with millet cultivation and doses of nitrogen. The test was conducted in Sobral-CE, at a randomized block with treatments and millet culture consortium with buffel grass or massai grass with 3 fertilizer levels at coverage for millet, as follows: 50 and 100 kg ha-1 of nitrogen, and the control treatment being the planting millet single without cover fertilization; with 3 blocks. Evaluated were the biometric data and dry matter productivity. The consortium of annual crops with grasses is interesting alternative to massive production for semi-arid region. The consortium millet and massai grass was superior to biometric data and productivity. The use of 100 kg ha-1 of N topdressing in the millet culture provided greater dry mass productivity.

Bioinspired polyethersulfone-based hollow fiber membranes as the scaffolds in renal assist device for protein-bound toxins removal from blood

Dissertation for obtaining the Master degree in Membrane Engineering

Active surveillance of American tegumentary leishmaniasis in endemic areas in rural Bolivia

INTRODUCTION: American tegumentary leishmaniasis (ATL), including mucocutaneous leishmaniasis (MCL) and localized cutaneous leishmaniasis (LCL), is endemic in Bolivia. We describe the results of active surveillance of ATL from 2001 to 2006 and assess demographic data related to ATL epidemiology in the Yungas valleys. METHODS: Community-based active ATL surveillance was performed by the institutions SERVIR, CÁRITAS, and the Health Services Department of La Paz, whose files were reviewed retrospectively. A cross-sectional survey was carried out to assess demographic data in two communities. RESULTS: Two thousand nine hundred nine cases of ATL were detected from 2001 to 2006: 2,488 (85.5%) corresponded to LCL and 421 (14.5%) to MCL. A reduction in the proportion of mucosal cases was observed between 2001 and 2006. The proportion of MCL cases increased with age and was higher among males (15.5% versus 12.1%, p=0.018). The rate of positivity via direct observation of the parasite in dermal scrapings and in parasite cultivation was significantly higher for LCL than for MCL (p<0.001 and p=0.009, respectively). The rate of reactivity in the leishmanin skin test was higher in the group with mucosal lesions (p=0.012). The cross-sectional survey showed that 40% of the families had emigrated from the Altiplano. CONCLUSIONS: It is necessary to undertake continuous case detection of ATL in the area, where the disease presents a high rate of mucosal cases. Increasing incidence seems to be associated with immigration and continuous deforestation to expand the crop-growing areas.

A retrospective serologic survey of hantavirus infections in the county of Cássia dos Coqueiros, State of São Paulo, Brazil

INTRODUCTION: In recent years, hantavirus infections producing severe diseases have obtained an increased attention from public health authorities from the countries of Eurasia to the Americas. Brazil has reported 1,300 cases of hantavirus cardiopulmonary syndrome (HCPS) from 1993 to 2010, with about 80 of them occurring in the northeast of the State of São Paulo, with 48% fatality rate. Araraquara virus was the causative agent of HCPS in the region. Considering that hantaviruses causing human disease in the Americas were unknown until 1993, we have looked for hantavirus infections in the population of Cássia dos Coqueiros county, northeast of the State of São Paulo, Brazil, before this time. This county has about 2,800 inhabitants and an economy based on agriculture, including cultivation of Brachiaria decumbens grass. The grass seeds are an important rodent attraction, facilitating transmission of hantavirus to man. Four HCPS cases were reported so far in the county. METHODS: In this study, 1,876 sera collected from 1987 to 1990 were tested for IgG to hantavirus by IgG-ELISA, using the N recombinant protein of Araraquara virus as antigen. RESULTS: Positive results were observed in 89 (4.7%) samples, which were all collected in 1987. The positivity among urban inhabitants was 5.3%, compared with 4.3% among those living in rural areas. CONCLUSIONS: Our results showed that hantavirus infections occurred in Cássia dos Coqueiros, completely unrecognized, even before hantaviruses were described in the Americas.